운영체제의 발전 과정

운영체제의 발전 과정

운영체제와 컴퓨터 구조는 서로 많은 영향을 끼쳤으며, 관찰을 통해 운영체제의 개념을 올바르게 이해할 수 있다.

하드웨어와 같이 “세대”라고 불리는 발전 단계를 거쳤으며, 그 과정은 아래의 표와 같다.

대표

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제 0세대 (1940년대)

초기 시스템에는 운영체제가 없었으며, 사용자가 직접 기계어를 사용해 명령문을 작성하였다.

프로그램을 작성할 때 컴퓨터에 필요한 작업을 모두 포함하고, 모든 명령어를 명시적으로 표현하였다.

모든 작업은 예약을 통해 진행되고 컴퓨터는 프로그래머가 메인 콘솔에서 수동으로 운영하였다.

제 1세대 (1950년대) – 버퍼링, 스풀링, 일괄처리 시스템

1952년 초, 자동차 제조회사 GM의 연구실에서 IBM 701 운영체제 개발, 이것이 운영체제의 효시이다.

1955년, GM과 북아메리가 항공사가 IBM 704 운영체제를 공동으로 개발.

IBM 사용자협회 SHARE(Semi-Automatic Business Research Environment)에서 운영체제에 대한 토론회를 육성, 1957년까지 IBM 704를 위한 자체 운영체제를 개발.

IBM 1400 계열 같은 소형 컴퓨터는 운영체제 없이 작동하며, 입출력 제어 시스템인 IOCS(Input/Output Control System) 패키지를 사용.

버퍼링, 스풀링 기법 적용.

초기 운영체제는 설치 시간(Setup Time)과 철거 시간(Teardown Time) 낭비를 줄이는데 관심을 가짐.

- 설치 시간 : 작업을 컴퓨터 시스템에 올리는 필요한 시간.

- 철거 시간 : 작업을 컴퓨터 시스템에서 해체하는데 필요한 시간.

유휴 기간을 줄이기 위해 작업을 일괄 처리하여 성능 향상.

운영체제 개발 전의 작업은 카드에서 개별적으로 적재, 실행 중에는 각 작업이 전 시스템을 차지.

각 작업은 완료 또는 오류가 발생할 때까지 실행, 작업이 끝나야 오퍼레이터가 기존 프로그램과 카드를 제거하여 다음 작업을 실행 가능.

이 과정에서 시스템은 유휴 상태가 되므로, 이를 줄이고 성능을 향상시키기 위해 작업을 소형 보조 컴퓨터의 테이프에 옮긴 다음 나중에 대형 컴퓨터로 처리되는 과정을 채택.

하드웨어 장치의 독립성을 위해 시스템 파일명 등장.

사용자가 하드웨어 장치 번호를 직접 코드화할 필요가 없어졌으며, 카드를 읽는 장치에 대해 표준 시스템 입력 파일, 인쇄 출력 장치에 대해서 표준 시스템 출력 파일을 지정 가능.

어셈블러와 컴파일러에서 링커(Linker)와 로더(Loader)로의 변환이 원활해 짐.

제 2세대 (1960년대 초기) – 다중 프로그래밍, 다중 처리, 시분할 시스템

일괄 처리 형태로 처리량을 향상시키며, 장치 독립성이라는 개념으로 하드웨어 관리가 편리해 짐.

사용자 프로그램에서 테이프 드라이브를 지정, 운영체제가 현재 사용되고 있지 않는 테이프 드라이브를 찾아 오퍼레이터에게 테이프를 드라이브에 걸어줄 것을 지시함.

다중 프로그래밍

여러 프로그램이 메인 메모리에 공존, 프로세서를 작업 간에 수시로 번갈아 할당.

다중 처리 시스템

시스템의 처리 능력을 증진시키기 위해 한 컴퓨터 시스템에 여러 개의 프로세서 사용.

시분할 시스템

사용자가 터미널을 통해 컴퓨터와 직접 접촉하기 위해 개발.

사용자와 대화 방식으로 작동하며, 사용자가 컴퓨터에 요구 사항을 입력하고 컴퓨터가 요구를 처리하여 사용자의 터미널로 응답.

실시간 시스템

즉시 응답한다는 점이 특징으로, 컴퓨터가 가솔린 정제 등의 공정을 제어하는 데 사용되며 발전하기 시작함.

군용 실시간 시스템은 적의 공중 공격에 대비해 동시에 수천 지점을 감시하기 위해 개발.

필요할 때 즉시 사용할 수 있고 빠른 응답이 중요하므로 활용도가 높지 못하고 비용이 많이 듬.

미항공 회사의 SABRE(Semi-Automatic Business Research Environment) 예약 시스템

제 2세대의 가장 중요한 개발 중 하나로, 멀리 떨어진 사용자가 단말기를 통해 중앙 컴퓨터 시스템과 통신하는 트랜잭션 처리 시스템의 효시.

트랜잭션 처리 시스템 : 사용자와 컴퓨터 시스템이 대화를 하되 사용자가 비교적 간단하게 요구하면 컴퓨터가 빠른 시간 내에 응답.

사용자 단말기는 컴퓨터의 온라인이라 불림.

제 3세대 (1960년 중반 ~ 1970년대 중반) – 범용 시스템, 다중 모드 시스템

1964년 IBM 시스템/360 계열 컴퓨터로부터 시작.

범용 시스템으로 설계, 육중하며 모든 사용자에게 모든 기능을 제공할 수 있도록 제작.

다량의 컴퓨터가 판매되었으나, 이러한 기능이 필요 없는 사용자에게 실행 시간의 과부하, 시스템 이해를 위한 기간, 오류 발생 시 수정 시간, 시스템 유지 등에 있어 많은 비용 부담의 단점을 가짐.

다중 모드 시스템

일괄 처리, 시분할 처리, 실시간 처리, 다중 처리를 모두 제공.

고가이며 계획한 시간과 예산을 초과하여 완성되었으며 사용에도 고도의 훈련이 필요.

사용자와 하드웨어 사이에 소프트웨어 계층 도입.

- 하드웨어에 대한 관점 없이 소프트웨어에 의해 형성된 관점을 보게 됨으로 사용이 어려우며, 간단한 작업 수행에도 복잡한 작업 제어 언어(JCL, Job Control Language)의 이해가 필요함.

제 4세대 (1970년대 중반 이후) – 네트워크, 가상 머신, 분산 처리 시스템, 개인 컴퓨터

통신 발달과 더불어 컴퓨터 네트워크와 온라인 처리가 사용됨.

다양한 형태의 단말기를 이용하여 멀리 떨어진 지역의 컴퓨터를 네트워크를 통해 사용 가능.

마이크로프로세서의 등장으로 개인용 컴퓨터를 가짐.

개인용 컴퓨터

데이터 통신 인터페이스를 갖추어 터미널로 사용.

시분할 모드로 한정된 컴퓨터만 사용해야 하는 제약 없이 지역적으로 멀리 떨어진 여러 시스템과 통신이 가능하다.

통신선을 통과하는 정보의 안전한 관리 문제가 대두되며 정보 보호가 중요한 관심사로, 교신 내용 유출 시에도 지정한 수신자 외에 데이터 사용이 불가능하도록 하는 부분이 주요 이슈다.

1980년대, 메뉴 지향적 시스템.

컴퓨터를 사용하는 인구가 급증하며, 일반 사용자에게 컴퓨터를 쉽게 사용할 수 있도록 “사용자에게 친숙한 시스템”이란 문구 등장.

1960년대와 1970년대의 텍스트(명령) 중심의 시스템 사용법이 메뉴 지향적 시스템으로 대치됨.

1990년대, GUI(Graphical User Interface) 시스템.

도형(아이콘)과 마우스를 기반으로 한 시스템.

가상 머신 (Virtual Machine) 개념 출현

더 이상 컴퓨터 시스템의 물리적인 부분을 신경 쓰지 않고, 운영체제에 의해 만들어진 가상 머신의 관점으로 이해한다.

오늘날의 사용자는 머신 내부의 기능보다 실제로 컴퓨터 작업을 수행하는 데 관심을 가진다.

데이터베이스 시스템의 중요성

정보를 제공받을 권리가 있는 사람에게만 일정한 통제 하에서 정보를 제공한다.

수많은 온라인 데이터베이스를 통신 네트워크의 터미널을 통해 사용 가능하다.

분산 처리의 개념 확립.

컴퓨터가 있는 곳으로 데이터를 가져가기 보다, 데이터가 발생하는 곳으로 컴퓨터의 능력을 가져온다.